CN111495269B - 一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置和配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置和配置方法。本发明提供了一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置，本发明提供的装置设计合理，能够在短时间内实现多种辅助合金元素的同时添加，在同一时间内输出多种目标成分的合金熔体，显著提高了合金熔体的配置效率。本发明在确定了合金熔体主体系的情况下，通过阶梯式的熔体混合装置，输入单一主体系的合金熔体，在合金熔体配置系统中配置不同成分、不同含量的合金元素，借助重力势能带动主体系合金熔体流动，实现不同成分的合金熔体在单一制备批次下多通道输出，提升合金配置效率。

Description

一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置和配置方法

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置和配置方法。

背景技术

铝基复合材料和镁基复合材料成本低，对节能减排意义重大，其中，以液态成型方法制备的铝合金成本低廉，在工业中应用广泛，但是，新型铝合金的研发进程缓慢，这是由于传统的研发模式大多基于“个案攻关”和零散的“实验试错”。今后，铝合金新材料的研发必然建立在庞大的“基础数据库+计算机仿真+高通量试验”的基础上，因此，针对液态成型的铝合金，亟需对其研发模式进行革新，探索合金元素、凝固过程等工艺参数对合金性能的影响机制。其中，如何实现多成分铝合金的单批次大规模试验数据获得，是解决高通量研发模式的问题关键。

目前，已有相关专利可针对金属液态成型试件进行规模化制备，例如中国专利CN105973664A，该专利大大提升了金属液态成型材料的制备效率，这类高通量材料制备方法采用3×3、4×4、5×5......(甚至更大规模)矩阵式样品制备装置，大大提升了材料制备的效率，但该装置要求每份金属预料都要事先按所需的配比进行配置，再添加到不同的阵列式样品的加热单元中进行同时熔化，若样品的高通量制备规模达到5×5、6×6、7×7等，按照上述专利中要求每个单元都要独立配置金属预料，则需要大量的时间用于配置不同配比的金属预料，生产效率会随着制备规模的增大而降低，大规模金属液体成型试件的制备效率仍有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置和配置方法，采用本发明提供的装置能够在短时间内实现多种辅加合金元素的同时添加，在同一时间输出多种目标成分的合金熔体，显著提高合金熔体的配置效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置，包括装置本体和设置于所述装置本体底部的传送带；所述装置本体中设置有控温装置；

所述装置本体的侧壁顶端上设置有主熔体入口；所述装置本体的侧壁上设置有保护性气体入口；

所述装置本体内部呈阶梯式自上而下设置有主熔体流入装置和合金熔体配置系统；所述合金熔体配置系统包括自上而下设置的熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置；

所述主熔体流入装置、熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置互不接触；

所述主熔体流入装置包括主熔体池体和与所述主熔体池体相连通的阵列式主熔体输送管；

所述熔体均匀化翻转槽包括均匀化槽体和设置于所述均匀化槽体两端的旋转轴；所述旋转轴设置在装置本体的侧壁上；所述均匀化槽体的开口与所述阵列式主熔体输送管的出口端口在同一竖直面上；

所述合金熔体流入装置包括合金熔体池体和与所述合金熔体池体相连通的阵列式合金熔体输送管；所述合金熔体池体与所述均匀化槽体在同一竖直面上；所述合金熔体池体的内部设置有过滤装置；

每一个所述主熔体输送管的侧壁上均设置有首级金属元素配料支管；每一个所述合金熔体输送管的侧壁上均设置有次级金属元素配料支管；

所述传送带上放置有与所述阵列式合金熔体输送管一一对应的阵列式坩锅。

优选地，所述首级金属元素配料支管和次级金属元素配料支管的内部独立地放置有金属粉末或由纯金属箔包裹的金属粉末；所述纯金属箔的组分与合金熔体的主成分相同。

优选地，所述旋转轴上设置有重量控制器。

优选地，所述合金熔体配置系统的数量为多个，所述多个合金熔体配置系统在垂直方向上呈阶梯式排列。

优选地，每一个所述熔体均匀化翻转槽的上方均腾空设置有溢流板；所述溢流板的倾斜角度可调节。

优选地，所述过滤装置为上端开口的盒体；所述盒体的侧壁为过滤网。

本发明还提供了一种基于上述技术方案所述装置的合金熔体成分的高通量配置的方法，包括以下步骤：

通过所述控温装置将所述装置本体内的温度控制在需要配置的合金熔体的主成分熔点以上，并经由所述保护气体入口通入保护性气体；

将主成分熔体由主熔体入口流入主熔体池体，经阵列式主熔体输送管进行多流道分流；在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，首级金属元素配料支管内的金属组分进入主成分熔体，得到第一合金熔体；

所述第一合金熔体流入均匀化槽体，当所述均匀化槽体内的第一合金熔体达到设定重量后，所述均匀化槽体进行翻转，将所述第一合金熔体倒入合金熔体池体内部的过滤装置中，进行过滤，得到净化第一合金熔体；

所述净化第一合金熔体经阵列式合金熔体输送管流入传送带上相应的阵列式坩锅内，在每一个所述坩锅内置入热电偶，用于监测合金熔体凝固温度；

在所述净化第一合金熔体流过所述阵列式合金熔体输送管时，次级金属元素配料支管内的金属组分进入净化第一合金熔体，得到特定成分的合金熔体。

优选地，每一个次级金属元素配料支管内的金属元素组成不同。

优选地，当所述装置本体中自上而下设置有多个合金熔体配置系统时，在最上端合金熔体配置系统中完成一级合金元素配置后，得到一级合金熔体；将所得一级合金熔体倒入次上端合金熔体配置系统中，进行二级合金元素配置，得到二级合金熔体；以此类推，进行多级合金元素配置，得到所需成分的合金熔体。

优选地，所述监测合金熔体凝固温度为：监测合金熔体凝固温度随时间变化的规律，并将该温度T和对应的时间点t进行记录，绘制成为T-t曲线，用于表征合金在凝固过程中的冷却速率、相变潜能释放情况和枝晶搭接点，实现对合金熔体成分的高通量评估和表征。

本发明提供了一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置，本发明提供的装置设计合理，能够在短时间内实现多种辅助合金元素的同时添加，在同一时间内输出多种目标成分的合金熔体，显著提高了合金熔体的配置效率。本发明在确定了合金熔体主体系的情况下，通过阶梯式的熔体混合装置，输入单一主体系的合金熔体，在合金熔体配置系统中配置不同成分、不同含量的合金元素，借助重力势能带动主体系合金熔体流动，实现不同成分的合金熔体在单一制备批次下多通道输出，提升合金配置效率。

附图说明

图1为本发明熔体均匀化翻转槽的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的高通量配置装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的高通量配置装置的左视图剖面图；

图4为本发明实施例提供的高通量配置装置的前视图剖面图；

图5为本发明实施例提供的高通量配置装置的前视图；

图6为本发明实施例提供的高通量配置装置的右视图；

图7为本发明实施例提供的高通量配置装置的左视图；

图8为本发明实施例提供的高通量配置装置的俯视图；

其中，1-主熔体入口，2-主熔体流入装置，3-熔体均匀化翻转槽，3-1-齿轮传动，3-2-轴承，3-3-电机，3-4-均匀化槽体，3-5-旋转轴，4-第一层合金熔体流入装置，5-第二层合金熔体流入装置，6-传动带，6-1-流水线架子，6-2-传动连接板，6-3-小同步轮，6-4-同步带，6-5-大同步轮，7-废液收集桶，8-废液收集槽，9-废液管，10-盖板螺丝，11-后盖板，12-侧板，13-前盖板。

具体实施方式

本发明提供的高通量配置装置包括装置本体，在本发明的一个实施例中，所述装置本体由前盖板、后盖板、两个侧板和上盖板组装而成，由所述前盖板、后盖板、两个侧板、上盖板和下盖板围成一密闭腔体，所述组装的方式优选为采用盖板螺丝进行固定组装。

在本发明中，所述装置本体的侧壁上设置有保护性气体入口，用于持续通入保护性气体，在本发明的具体实施例中，与所述保护性气体的入口所在侧板对应的另一侧侧板上设置有保护性气体出口。在本发明中，所述装置本体的侧板内壁上设置有控温装置，具体优选为加热铝块，所述加热铝块的内部设置有电热丝，所述电热丝连接外部电压，通过控制电压加热铝块，实现控温，所述控温装置用于使装置本体内的温度保持在需要配置的合金熔体的主成分熔点以上。

在本发明中，所述装置本体的侧壁顶端上设置有主熔体入口，用于通入合金熔体的主成分熔体。

在本发明中，所述装置本体内部呈阶梯式自上而下设置有主熔体流入装置和合金熔体配置系统；所述合金熔体配置系统包括自上而下设置的熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置；所述主熔体流入装置、熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置互不接触；所述主熔体入口设置在所述主熔体流入装置的上方。在本发明的具体实施例中，所述主熔体流入装置、熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置的两端分别独立地固定在侧板内壁上。

在本发明中，所述主熔体流入装置包括主熔体池体和与所述主熔体池体相连通的阵列式主熔体输送管，用于对合金熔体的主成分熔体进行多流道分流。在本发明的具体实施例中，所述阵列式主熔体输送管通过主熔体池体的侧壁与所述主熔体池体相连通。在本发明中，所述阵列式主熔体输送管优选在水平方向上呈单排均匀排布，本发明对所述主熔体输送管的个数没有特殊的限定，根据实际需要进行配置即可，在本发明的具体实施例中，所述主熔体输送管的个数优选为8个。

在本发明中，每一个所述主熔体输送管的侧壁上均设置有首级金属元素配料支管。在本发明的具体实施例中，所述首级金属元素配料支管的内部设置有金属粉末或纯金属箔包裹的金属粉末；当所述首级金属元素配料支管的内部为金属粉末后，优选采用纯金属箔堵住所述主熔体输送管的出口。在本发明的具体实施例中，所述纯金属箔的组分与合金熔体的主成分相同；每一个所述首级金属元素配料支管内的金属组分相同。

在本发明中，所述熔体均匀化翻转槽包括均匀化槽体和设置于所述均匀化槽体两端的旋转轴；所述旋转轴设置在装置本体的侧壁上；所述均匀化槽体与所述阵列式主熔体输送管的出口端口在同一竖直面上，保证由阵列式主熔体输送管流出的合金熔体在均匀化槽体中进行充分混合，更加均匀化。作为本发明的一个实施例，所述熔体均匀化翻转槽的结构示意图如图1所示，均匀化槽体通过旋转轴与齿轮传动连接，并在电机的作用下实现翻转，具体为在旋转轴上有重量传感器，检测进入均匀化槽体中的合金熔体重量，当重量达到设定值时，均匀化槽体进行翻转，将合金熔体倒入合金熔体流入装置。作为本发明的一个实施例，所述均匀化槽体的内部分隔为多个腔体；所述多个腔体在水平方向上呈单排均匀排布。在本发明的具体实施例中，所述多个腔体的排列方式和个数与所述阵列式主熔体输送管的排列方式和个数相同。在本发明的具体实施例中，每一个所述腔体为上端开口的6面体。

作为本发明的一个实施例，所述主熔体流入装置和熔体均匀化翻转槽之间水平腾空设置有溢流板，所述溢流板的倾斜角度可调节，当所述均匀化槽体中的合金熔体的重量达到设定值后，调整所述溢流板的倾斜角度，使用溢流板挡住所述主熔体流入装置流出的废液；将主熔体流入装置流出的多余废液排到废液收集槽中。

在本发明中，所述合金熔体流入装置包括合金熔体池体和所述合金熔体池体相连通的阵列式合金熔体输送管；所述阵列式合金熔体输送管通过合金熔体池体的侧壁与所述合金熔体池体相连通；所述合金熔体池体与所述均匀化槽体在同一竖直面上，用于将均匀化槽体内的合金熔体注入所述合金熔体池体中。在本发明中，所述合金熔体池体的内部设置有过滤装置，所述过滤装置优选为上端开口的盒体，所述盒体的侧壁优选为过滤网，所述过滤网优选为铝水过滤网或刚玉陶瓷过滤网；所述过滤网的材质优选为玻璃纤维。在本发明中，所述过滤装置的个数优选为两个，所述过滤装置优选布满整个池体；两个所述过滤装置在水平方向上并排排列。在本发明的具体实施例中，由均匀化槽体流出的合金熔体进入过滤装置中，借助过滤装置侧壁的过滤网，拦住合金熔体中的杂质，使得进入阵列式合金熔体输送管内的合金熔体更加纯净。

在本发明中，每一个所述合金熔体输送管的侧壁上均设置有次级金属元素配料支管。在本发明的具体实施例中，所述次级金属元素配料支管的内部设置有金属粉末或纯金属箔包裹的金属粉末；当所述次级金属元素配料支管的内部为金属粉末后，优选采用纯金属箔堵住所述合金熔体输送管的出口。在本发明的具体实施例中，所述纯金属箔的组分与合金熔体的主成分相同。

作为本发明的一个实施例，所述合金熔体配置系统的数量为多个，所述多个合金熔体配置系统在垂直方向上呈阶梯式排列。作为本发明的一个实施例，所述多个合金熔体配置系统之间均设置有溢流板，用于将多余的废液排到废液收集槽。作为本发明的一个实施例，当所述合金熔体配置系统为多个时，所述废液收集槽设置于最下端合金熔体流入装置与后盖板之间。作为本发明的一个实施例，所述废液收集槽通过废液管与装置本体外部的废液收集桶相连通。作为本发明的一个实施例，所述废液收集槽和废液收集桶的内部设置有型砂。

作为本发明的一个实施例，当所述合金熔体配置系统为多个时，最上端合金熔体配置系统上的每一个次级金属元素配料支管内的金属组成相同；次上端合金熔体配置系统上的每一个次级金属元素配料支管内的金属组成也相同；以此类推，直至次下端合金熔体流入装置，最下端合金熔体流入装置上的每一个所述次级金属元素配料支管内的金属组成不同，得到不同合金成分的合金熔体。

本发明提供的高通量配置装置包括设置于所述装置本体底部的传送带，所述传送带上放置有与所述阵列式合金熔体输送管一一对应的阵列式坩锅，用于盛放和输送配置好的合金熔体。在本发明中，所述阵列式坩锅优选在水平方向上均匀排布。在本发明中，所述阵列式坩埚的排列方式和个数优选与最下端阵列式合金熔体输送管的排列方式和个数相同。在本发明的具体实施例中，所述传送带上设置若干排坩埚，每排坩埚的排列方式和个数与合金熔体输送管相适应。

在本发明中，所述传送带优选设置于流水线架子上，用于支撑传送带；所述传送带沿传动方向的一端设置有传动连接板，起固定作用，所述传动连接板内设置有通过同步带连接的小同步轮和大同步轮，所述大同步轮与传动带的底面接触，用于拉动传送带传送盛装有合金熔体的坩埚。

本发明提供了基于上述技术方案所述装置的合金熔体成分的高通量配置的方法，包括以下步骤：

通过所述控温装置将所述装置本体内的温度控制在需要配置的合金熔体的主成分熔点以上，并经由所述保护气体入口通入保护性气体；

将主成分熔体由主熔体入口流入主熔体池体，经阵列式主熔体输送管进行多流道分流；在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，首级金属元素配料支管内的金属组分进入主成分熔体，得到第一合金熔体；

所述第一合金熔体流入均匀化槽体，当所述均匀化槽体内的第一合金熔体达到设定重量后，所述均匀化槽体进行翻转，将所述第一合金熔体倒入合金熔体池体内部的过滤装置中，进行过滤，得到净化第一合金熔体；

所述净化第一合金熔体经阵列式合金熔体输送管流入传送带上相应的阵列式坩锅内，在每一个所述坩锅内置入热电偶，用于监测合金熔体凝固温度；

在所述净化第一合金熔体流过所述阵列式合金熔体输送管时，次级金属元素配料支管内的金属组分进入净化第一合金熔体，得到特定成分的合金熔体。

本发明通过所述控温装置将所述装置本体内的温度控制在需要配置的合金熔体的主成分熔点以上，并经由所述保护气体入口通入保护性气体。本发明提供的装置本体内的加热温度可以高达1450℃，可以用于配置多种成分的合金熔体，如铝基合金熔体。本发明将温度控制在合金熔体的主成分熔点以上，能够保证主成分处于熔融流动状态。在本发明中，所述保护性气体优选为氩气或氮气。本发明通入保护性气体能够避免活泼金属在大气中加热熔化导致的烧损。

设置好温度和装置内气氛后，本发明将合金熔体的主成分熔体由主熔体入口流入主熔体池体，经阵列式主熔体输送管进行多流道分流；在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，首级金属元素配料支管内的金属组分进入主成分熔体，得到第一合金熔体。在本发明中，所述主成分熔体的流入速度优选为0.01～0.05m/s，本发明控制主成分熔体采用低速度流入，能够确保合金充分混合。

在本发明中，当所述首级金属元素配料支管的内部为金属粉末时，优选采用纯金属箔堵住所述主熔体输送管的出口，当所述主成分熔体流过主熔体输送管时，使得金属粉末熔化，其中的金属组分进入主成分熔体，然后借助主成分熔体的热量熔化纯金属箔，保证第一合金熔体顺利流出。在本发明中，当所述首级金属元素配料支管的内部为纯金属箔包裹的金属粉末时，在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，纯金属箔熔化，其中的金属组分进入主成分熔体，得到第一合金熔体。在本发明的具体实施例中，所述合金熔体的主成分为铝，所述纯金属箔为纯铝箔，所述金属粉末为Mg粉。

得到第一合金熔体后，所述第一合金熔体流入均匀化槽体，当所述均匀化槽体内的第一合金熔体达到设定重量后，所述均匀化槽体进行翻转，将所述第一合金熔体倒入合金熔体池体内部的过滤装置中，进行过滤，得到净化第一合金熔体。在本发明的具体实施例中，当所述均匀化槽体的内部为多个腔体时，主熔体输送管流出的第一合金熔体流入相对应的腔体内，使得合金熔体的混合更加均匀，然后进入合金熔体池体内的过滤装置中，过滤装置侧壁上的过滤网拦截第一合金熔体内的杂质，净化后的第一合金熔体经合金熔体输送管流出。

在本发明的具体实施例中，当所述均匀化槽体翻转时，第一合金熔体的流入并未停止，被溢流板挡住的废合金熔体流入废液收集槽中，实现废液收集以及利用。

得到净化合金熔体后，所述净化第一合金熔体经阵列式合金熔体输送管流入传送带上相应的阵列式坩锅内，在每一个所述坩锅内置入热电偶，用于监测合金熔体凝固温度；在所述净化第一合金熔体流过所述合金熔体输送管时，次级金属元素配料支管内的金属组分进入净化第一合金熔体，得到特定成分的合金熔体。

在本发明中，当所述次级金属元素配料支管的内部为金属粉末后，优选采用纯金属箔堵住所述合金熔体输送管的出口，当所述净化第一合金熔体流过合金熔体输送管时，使得金属粉末熔化，其中的金属组分进入净化第一合金熔体，然后借助净化第一合金熔体的热量熔化纯金属箔，保证合金熔体顺利流出。在本发明中，当所述次级金属元素配料支管的内部为纯金属箔包裹的金属粉末时，在所述净化第一合金熔体流过合金熔体输送管时，纯金属箔熔化，其中的金属组分进入净化第一合金熔体，得到特定成分的合金熔体。在本发明的具体实施例中，所述合金熔体的主成分为铝，所述纯金属箔为纯铝箔，所述金属粉末为Ti粉、Mn粉、Fe粉、Cu粉、Zn粉、La粉、Sr粉、Ce粉和Si粉中的一种或几种。

在本发明的具体实施例中，当所述装置本体中自上而下设置有多个合金熔体配置系统时，在最上端合金熔体配置系统中完成一级合金元素配置后，得到一级合金熔体；将所得一级合金熔体倒入次上端合金熔体配置系统中，进行二级合金元素配置，得到二级合金熔体；以此类推，进行多级合金元素配置，得到所需成分的合金熔体。在本发明的具体实施例中，最下端合金熔体流入装置上的每一个所述次级金属元素配料支管内的金属组成不同，具体为：每一个所述次级金属元素配料支管内的金属种类不同或者金属含量不同。

在本发明中，完成一组合金熔体的配置后，通过传送带输送走，重复开始下一批的合金熔体配置。

在本发明中，所述监测合金熔体凝固温度优选为：监测合金熔体凝固温度随时间变化的规律，并将该温度T和对应的时间点t进行记录，绘制成为T-t曲线，用于表征合金在凝固过程中的冷却速率、相变潜能释放情况和枝晶搭接点，实现对合金熔体成分的高通量评估和表征。根据已有的理论，特定金属(例如变形铝合金)的晶粒尺寸与其凝固特性高度相关，根据金属金属的凝固冷却“T-t曲线”，可以表征出该合金熔体的“枝晶搭接点”，该参数可以反映金属内晶粒尺寸的水平；金属多晶体材料常用于结构部件，其晶粒尺寸和屈服强度间存在Hall-Patch公式关系(即同类合金，晶粒尺寸越小，其屈服强度越高)，因此，通过凝固测得的冷却曲线评价晶粒水平，再通过晶粒尺寸水平评价材料的结构强度，可最终实现该合金材料的高通量评估和表征，提高了表征效率。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

采用如图2～3所示的高通量配置装置进行合金熔体成分的配置，利用控温装置将装置本体内的温度恒定在660℃，并通入氩气，纯铝熔体通过主熔体入口流入主熔体池体内，经阵列式主熔体输送管进行多流道分流；首级金属元素配料支管内塞入由纯铝箔纸包裹的Mg粉，在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，纯铝箔熔化，其中的Mg粉进入纯铝熔体，得到镁铝合金熔体；

所述镁铝合金熔体流入第一层均匀化槽体，当所述第一层均匀化槽体内的镁铝合金熔体达到设定重量后，所述第一层均匀化槽体进行翻转，将所述镁铝合金熔体倒入第一层合金熔体池体内部的盒体中，利用盒体侧壁的过滤网拦截镁铝合金中的杂质，得到净化镁铝合金熔体；

所述净化镁铝合金熔体经第一层阵列式合金熔体输送管流入第二层均匀化槽体中；所述第一层阵列式合金熔体输送管上的配料支管内塞入由纯铝箔纸包裹的Ti粉，在所述净化镁铝合金熔体流过第一层阵列式合金熔体输送管时，纯铝箔纸熔化，其中的Ti粉进入净化镁铝合金熔体，得到铝镁钛合金熔体；

所述铝镁钛合金熔体流入第二层均匀化槽体，当所述第二层均匀化槽体内的铝镁钛合金熔体达到设定重量后，所述第二层均匀化槽体进行翻转，将所述铝镁钛合金熔体倒入第二层合金熔体池体内部的盒体中，利用盒体侧壁的过滤网拦截铝镁钛合金中的杂质，得到净化铝镁钛合金熔体；

所述净化铝镁钛合金熔体经第二层阵列式合金熔体输送管流入传送带上相应的阵列式坩锅内；所述第二层阵列式合金熔体输送管上的配料支管内分别塞入由纯铝箔纸包裹的Mn粉、Fe粉、Cu粉、Zn粉、La粉、Sr粉、Ce粉和Si粉，在所述净化铝镁钛合金熔体流过第二层阵列式合金熔体输送管时，纯铝箔纸熔化，其中的Mn粉、Fe粉、Cu粉、Zn粉、La粉、Sr粉、Ce粉和Sr粉分别进入铝镁钛合金熔体，在相应的坩埚内得到铝镁钛锰粉、铝镁钛铁粉、铝镁钛铜粉、铝镁钛锌粉、铝镁钛镧粉、铝镁钛锶粉、铝镁钛铈粉和铝镁钛硅粉。

在每一个所述坩锅内置入热电偶，用于监测合金熔体凝固温度；进而表征合金熔体凝固性能。同时重复开始下一批合金熔体的高通量成分配置。

本装置内通有保护气氛，并采用合金熔体在高度不同的各级合金熔体配置系统内流动、混合的模式，解决合金元素均匀化和熔化气氛等条件考虑不足带来的影响；本发明在确定了合金熔体主体系的情况下，通过阶梯式的熔体混合装置，输入单一主体系的合金熔体，得到不同成分、不同含量的合金元素，借助重力势能带动主体系合金熔体流动，实现不同成分的合金熔体在单一制备批次下多通道输出，提升合金配置效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阶梯式合金熔体成分的高通量配置装置，包括装置本体和设置于所述装置本体底部的传送带；所述装置本体中设置有控温装置；

所述装置本体的侧壁顶端上设置有主熔体入口；所述装置本体的侧壁上设置有保护性气体入口；

所述装置本体内部呈阶梯式自上而下设置有主熔体流入装置和合金熔体配置系统；所述合金熔体配置系统包括自上而下设置的熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置；

所述主熔体流入装置、熔体均匀化翻转槽和合金熔体流入装置互不接触；

所述主熔体流入装置包括主熔体池体和与所述主熔体池体相连通的阵列式主熔体输送管；

所述熔体均匀化翻转槽包括均匀化槽体和设置于所述均匀化槽体两端的旋转轴；所述旋转轴设置在装置本体的侧壁上；所述均匀化槽体的开口与所述阵列式主熔体输送管的出口端口在同一竖直面上；

所述合金熔体流入装置包括合金熔体池体和与所述合金熔体池体相连通的阵列式合金熔体输送管；所述合金熔体池体与所述均匀化槽体在同一竖直面上；所述合金熔体池体的内部设置有过滤装置；

每一个所述主熔体输送管的侧壁上均设置有首级金属元素配料支管；每一个所述合金熔体输送管的侧壁上均设置有次级金属元素配料支管；

所述传送带上放置有与所述阵列式合金熔体输送管一一对应的阵列式坩埚。

2.根据权利要求1所述的高通量配置装置，其特征在于，所述首级金属元素配料支管和次级金属元素配料支管的内部独立地放置有金属粉末或由纯金属箔包裹的金属粉末；所述纯金属箔的组分与合金熔体的主成分相同。

3.根据权利要求1所述的高通量配置装置，其特征在于，所述旋转轴上设置有重量控制器。

4.根据权利要求1所述的高通量配置装置，其特征在于，所述合金熔体配置系统的数量为多个，所述多个合金熔体配置系统在垂直方向上呈阶梯式排列。

5.根据权利要求1或4所述的高通量配置装置，其特征在于，所述熔体均匀化翻转槽的上方均腾空设置有溢流板；所述溢流板的倾斜角度可调节。

6.根据权利要求1所述的高通量配置装置，其特征在于，所述过滤装置为上端开口的盒体；所述盒体的侧壁为过滤网。

7.一种基于权利要求1～6任一项所述装置的合金熔体成分的高通量配置的方法，包括以下步骤：

通过所述控温装置将所述装置本体内的温度控制在需要配置的合金熔体的主成分熔点以上，并经由所述保护气体入口通入保护性气体；

将主成分熔体由主熔体入口流入主熔体池体，经阵列式主熔体输送管进行多流道分流；在所述主成分熔体流过主熔体输送管时，首级金属元素配料支管内的金属组分进入主成分熔体，得到第一合金熔体；

所述第一合金熔体流入均匀化槽体，当所述均匀化槽体内的第一合金熔体达到设定重量后，所述均匀化槽体进行翻转，将所述第一合金熔体倒入合金熔体池体内部的过滤装置中，进行过滤，得到净化第一合金熔体；

所述净化第一合金熔体经阵列式合金熔体输送管流入传送带上相应的阵列式坩埚内，在每一个所述坩埚内置入热电偶，用于监测合金熔体凝固温度；

在所述净化第一合金熔体流过所述阵列式合金熔体输送管时，次级金属元素配料支管内的金属组分进入净化第一合金熔体，得到特定成分的合金熔体。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每一个次级金属元素配料支管内的金属元素组成不同。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述装置本体中自上而下设置有多个合金熔体配置系统时，在最上端合金熔体配置系统中完成一级合金元素配置后，得到一级合金熔体；将所得一级合金熔体倒入次上端合金熔体配置系统中，进行二级合金元素配置，得到二级合金熔体；以此类推，进行多级合金元素配置，得到所需成分的合金熔体。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监测合金熔体凝固温度为：监测合金熔体凝固温度随时间变化的规律，并将该温度T和对应的时间点t进行记录，绘制成为T-t曲线，用于表征合金在凝固过程中的冷却速率、相变潜能释放情况和枝晶搭接点，实现对合金熔体成分的高通量评估和表征。

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